JP2005226283A - Heat exchanger and sanitary washing device equipped with it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷水を温水に加熱するヒータを備えた熱交換器と、それを用いて人体の局部を洗浄する衛生洗浄装置に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger provided with a heater that heats cold water to warm water, and a sanitary washing device that cleans a local part of the human body using the heat exchanger.
従来、この種の熱交換器は、図13に示すように、円筒状の基材パイプ1と外筒2からなる二重管構造をしている。そして、基材パイプ1の外面の一部にはヒータ部3が設けられている。また、基材パイプ1の内孔4には、らせん中子5が挿入されている(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, this type of heat exchanger has a double tube structure including a
上記構成において、流体としての水は、基材パイプ1の内孔4を流れるものであり、その際、水は基材パイプ1の内孔4に挿入されたらせん中子5のねじ山6に沿って流れるものであり、ヒータ部からの熱と熱交換されて温水が吐出されるものである。
しかしながら、前記従来の構成では、基材パイプの外にヒータ部を設けているために、ヒータ部を熱絶縁して囲うための外筒が必要となり大きな構成となっていた。また、ヒータ部の熱が外部へ逃げるため熱交換効率が悪いという課題があった。さらに、内孔にらせん中子を挿入して保持するためには、ヒータ部がある基材パイプ内面に接触する必要があり、らせん中子は熱的に強固な材質にしなければならないという制限があった。 However, in the conventional configuration, since the heater portion is provided outside the base pipe, an outer cylinder for enclosing and insulating the heater portion is necessary, which is a large configuration. Moreover, since the heat of the heater part escapes to the outside, there is a problem that heat exchange efficiency is poor. Furthermore, in order to insert and hold the helical core in the inner hole, it is necessary to make contact with the inner surface of the base material pipe where the heater is located, and there is a restriction that the helical core must be made of a thermally strong material. there were.
本発明は、小型で熱交換効率のよい熱交換器とそれを用いた衛生洗浄装置において、流向変換手段を設けることで流路内と発熱部のスケール付着を低減することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to reduce scale adhesion in a flow path and a heat generating part by providing a flow direction conversion means in a small heat exchanger having high heat exchange efficiency and a sanitary washing apparatus using the heat exchanger.
前記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器とそれを用いた衛生洗浄装置は、発熱体の外周に設けた流路と、前記流路を構成するケースと、前記流路に流向を変換する流向変換手段を備えたものである。 In order to solve the conventional problems, a heat exchanger according to the present invention and a sanitary washing device using the heat exchanger include a flow path provided on an outer periphery of a heating element, a case constituting the flow path, and the flow path. A flow direction conversion means for converting the flow direction is provided.
これによって、発熱体の外周に流路を設けることで熱絶縁が流路によって行われるので、熱的な絶縁層を設ける必要がなく小型にすることができる。そして、発熱部を流路で囲うことで外部へ熱を逃がさない構成とすることができ、熱交換効率を高めることができる。 Accordingly, since the heat insulation is performed by the flow path by providing the flow path on the outer periphery of the heating element, it is not necessary to provide a thermal insulating layer, and the size can be reduced. And it can be set as the structure which does not escape heat outside by enclosing a heat-emitting part with a flow path, and can improve heat exchange efficiency.
また、流路に設けた流向変換手段は、温度の低いケース内壁などで保持することができるので樹脂などの耐熱性が弱い材質でも使用することができるので加工性に優れ、軽量とすることができる。 In addition, since the flow direction changing means provided in the flow path can be held by the inner wall of the case at a low temperature, it can be used even with a material having low heat resistance such as resin, so that it is excellent in workability and lightweight. it can.
そして、流向変換手段によって、流路内を流れる水の向きを見かけ上の流路断面積を減らす方向に変えることで、流速を速めることができる。流速が速くなると、水と発熱体の境界層が狭くなることで、発熱体表面温度の上昇を防ぐことができるので、発熱部表面に発生するスケールなどの付着を低減することができる。 Then, the flow rate can be increased by changing the direction of the water flowing in the flow path to a direction that reduces the apparent flow cross-sectional area by the flow direction conversion means. When the flow rate is increased, the boundary layer between water and the heating element is narrowed, so that an increase in the surface temperature of the heating element can be prevented, and adhesion of scales and the like generated on the surface of the heating part can be reduced.
また、流向変換手段によって流路内を流れる水の流れを乱すことで、水の流れを乱流化して水と発熱体の境界層を狭くし、発熱体表面温度の上昇を防ぐことにより、発熱部表面に発生するスケールなどの付着を低減することもできる。 In addition, by disturbing the flow of water flowing in the flow path by the flow direction conversion means, the water flow is turbulent, the boundary layer between water and the heating element is narrowed, and the heating element surface temperature is prevented from rising, thereby generating heat. It is also possible to reduce adhesion of scale and the like generated on the surface of the part.
さらに、流速が速いので、スケールを堆積させずに、熱交換器外へ流水と一緒に排出させることができる。 Furthermore, since the flow rate is fast, it can be discharged together with running water outside the heat exchanger without depositing scale.
本発明の熱交換器とそれを備えた衛生洗浄装置は、発熱体の外周に設けた流路に流向変換手段を設置することで、流路内を流れる水の流速を速め、発熱部表面や流路内に発生するスケールなどの付着を減少することができ、小型で高効率を実現しかつ長寿命とすることができる。 The heat exchanger of the present invention and the sanitary washing apparatus equipped with the heat exchanger increase the flow velocity of the water flowing in the flow path by installing flow direction conversion means in the flow path provided on the outer periphery of the heating element, Adhesion of scales and the like generated in the flow path can be reduced, and it is possible to achieve small size, high efficiency, and long life.
第1の発明は、発熱体の外周に設けた流路と、前記流路を構成するケースと、前記流路に流向を変換する流向変換手段を備えた構成とすることにより、流路断面積を減少させることで、流路内を流れる水の流速を速め、発熱部表面や流路内に発生するスケールなどの付着物を減少することができ、小型で高効率を実現しかつ長寿命とすることができる。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a flow path cross-sectional area by providing a flow path provided on the outer periphery of the heating element, a case constituting the flow path, and a flow direction conversion means for converting the flow direction in the flow path. By reducing the flow rate, the flow rate of water flowing in the flow path can be increased, and the deposits such as the scale of the heat generating part and the flow path can be reduced. can do.
第2の発明は、特に、第1の発明の流向変換手段を、流路の少なくとも上流または下流の一部に設けた構成とすることにより、流路全域に設けた場合と比較し、流路の圧力損失を低減することができるとともに、軽量化、低コスト化を実現することができる。 In the second invention, in particular, the flow direction changing means according to the first invention is provided at least upstream or part of the downstream of the flow path, so that the flow path can be The pressure loss can be reduced, and the weight and cost can be reduced.
第3の発明は、特に、第1または2の発明の流向変換手段を、流路に断続的に設けた構成とすることにより、連続的に設けるよりも流路の圧力損失を低減することができる。 In the third aspect of the invention, in particular, the flow direction changing means of the first or second aspect of the invention is intermittently provided in the flow path, so that the pressure loss of the flow path can be reduced as compared with continuous provision. it can.
第4の発明は、特に、第1〜3の発明の流向変換手段を、発熱体の表面温度が所定温度以上になる領域に設けた構成とすることにより、発熱体の温度が高くなる領域の流速を速めることができるので、効果的に発熱体の温度が過剰に上昇することを防ぐことができ、スケール付着量を低減することができる。 In the fourth aspect of the invention, in particular, the flow direction changing means of the first to third aspects of the invention is provided in a region where the surface temperature of the heating element is equal to or higher than a predetermined temperature, so that the temperature of the heating element is increased. Since the flow velocity can be increased, the temperature of the heating element can be effectively prevented from rising excessively, and the amount of scale adhesion can be reduced.
第5の発明は、特に、第1〜4の発明の流向変換手段を、発熱体の表面温度が所定温度以上になる領域とその近傍かつ上流に設けた構成とすることにより、発熱体が高温になることによる流向変換手段への影響を防止できるとともに、発熱体の温度が高くなる領域の流速を速めることができるので、発熱体の温度が過剰に上昇することを防ぐことができ、スケール付着量を低減することができる。 In the fifth aspect of the invention, in particular, the flow direction changing means of the first to fourth aspects of the invention is configured to be provided in a region where the surface temperature of the heating element is equal to or higher than a predetermined temperature, in the vicinity thereof and upstream, so that the heating element has a high temperature As a result, the flow rate in the region where the temperature of the heating element becomes high can be increased, so that the temperature of the heating element can be prevented from rising excessively, and the scale adheres. The amount can be reduced.
第6の発明は、特に、第1〜5の発明の流向変換手段とケースとの間に間隙を設けた構成とすることにより、流向変換手段を介して発熱体からの熱がケースへ伝熱されにくくなるので、ケースの熱損傷が発生しにくくなる。 In the sixth aspect of the invention, in particular, by providing a gap between the flow direction conversion means and the case of the first to fifth aspects of the invention, heat from the heating element is transferred to the case via the flow direction conversion means. This makes it difficult to cause thermal damage to the case.
第7の発明は、特に、第1〜5の発明の流向変換手段と発熱体との間に間隙を設けた構成とすることにより、流向変換手段は発熱体に直接接触しないので、熱が流向変換手段に伝熱されにくくなり、流向変換手段の熱損傷を防げ、長寿命とすることができる。 In the seventh aspect of the invention, in particular, by providing a gap between the flow direction conversion means of the first to fifth aspects of the invention and the heating element, the flow direction conversion means does not directly contact the heating element, so that the heat flows in the flow direction. It becomes difficult for heat to be transferred to the conversion means, preventing thermal damage to the flow direction conversion means and extending the life.
第8の発明は、特に、第1〜7の発明の流向変換手段を、旋回方向へ流向を変換する構成とすることにより、圧力損失を大幅に増大させることなく流路内を流れる水の向きを変えることができる。 In the eighth aspect of the invention, in particular, the flow direction conversion means of the first to seventh aspects of the present invention is configured to convert the flow direction in the swirl direction, whereby the direction of water flowing in the flow path without significantly increasing the pressure loss. Can be changed.
第9の発明は、特に、第1の発明から第8の発明の流向変換手段を、少なくとも流路の一部に設けたガイドで構成することにより、簡単な構成で流路内を流れる水の向きを変えることができるので、省スペース化を図ることができる。 In the ninth aspect of the invention, in particular, the flow direction changing means of the first to eighth aspects of the present invention is constituted by a guide provided at least in a part of the flow path, so that the water flowing in the flow path with a simple structure is provided. Since the direction can be changed, space can be saved.
第10の発明は、特に、第1〜9の発明の流向変換手段を、ケースの内壁に一体的に設けられた構成とすることにより、流路を流れる水は、遠心力によりケース内壁に沿って流れるので、最後まで変換された流向を保つことができる。 In the tenth aspect of the invention, in particular, the flow direction changing means of the first to ninth aspects of the present invention is integrally provided on the inner wall of the case, so that the water flowing through the flow path follows the inner wall of the case by centrifugal force. The flow direction converted to the end can be maintained.
第11の発明は、特に、第1〜9の発明の流向変換手段を、発熱体の表面に一体的に設けられた構成とすることにより、発熱体の表面積が大きくなり放熱性が向上し、発熱体の表面温度上昇が抑えられ、発熱体表面に発生するスケールなどの付着を防止することができ、高効率を実現しかつ長寿命とすることができる。 In the eleventh aspect of the invention, in particular, the flow direction changing means of the first to ninth aspects of the invention is configured to be integrally provided on the surface of the heating element, thereby increasing the surface area of the heating element and improving heat dissipation, An increase in the surface temperature of the heating element is suppressed, adhesion of scales and the like generated on the surface of the heating element can be prevented, high efficiency can be realized, and a long life can be achieved.
第12の発明は、特に、第1〜9の発明の流向変換手段を、ケースと発熱体とは別部材で設けられた構成とすることにより、流向変換手段をケースあるいは発熱体に完全固定せずに、流れから受ける流力などにより可動な状態で保持することによって、スケールを物理的な力で剥離することができる。 In the twelfth aspect of the invention, in particular, the flow direction conversion means of the first to ninth aspects of the present invention is configured as a separate member from the case and the heating element, so that the flow direction conversion means is completely fixed to the case or the heating element. Instead, the scale can be peeled off by a physical force by holding it in a movable state by a flow force received from the flow.
第13の発明は、特に、第8の発明の流向変換手段を、流入口を偏芯して設けた構成とすることにより、流路内の水の流れをスムーズに旋回方向へ誘うことができる。 In the thirteenth aspect of the invention, in particular, the flow direction conversion means of the eighth aspect of the invention has a configuration in which the inflow port is eccentrically provided, whereby the flow of water in the flow path can be smoothly guided in the turning direction. .
第14の発明は、特に、第8または13の発明の流向変換手段を、流出口を偏芯して設けた構成とすることにより、流路内の水の流れを旋回方向へ誘うことができる。 In the fourteenth aspect of the invention, in particular, the flow direction changing means of the eighth or thirteenth aspect of the present invention is configured by providing the outlet in an eccentric manner, whereby the flow of water in the flow path can be guided in the swirling direction. .
第15の発明は、第1の発明から第14の発明の熱交換器を備えた衛生洗浄装置であり、熱交換器を小型化することで衛生洗浄装置本体の小型化が実現でき、狭いトイレ空間にも容易に設置することができるとともに、スケールの付着を早期に防止することで、衛生洗浄装置の洗浄ノズルにスケール破片が詰まることを防止でき、長寿命で、かつ動作不良の発生しにくい装置とすることができる。 A fifteenth aspect of the present invention is a sanitary washing apparatus provided with the heat exchanger according to the first to fourteenth aspects of the invention. By downsizing the heat exchanger, the sanitary washing apparatus main body can be downsized, and a narrow toilet It can be easily installed in a space, and by preventing the scale from adhering at an early stage, it is possible to prevent clogging of scale debris into the cleaning nozzle of the sanitary cleaning device, and it has a long service life and is unlikely to cause malfunctions. It can be a device.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the present embodiment.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態における熱交換器の断面図を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a heat exchanger according to the first embodiment of the present invention.
図1において、熱交換器は、流体としての水を加熱する発熱体としてのシーズヒータ7と、シーズヒータ7の外周を囲って流路8を構成するケース9と、流路8内の水の流れを旋回方向へと誘うための流向変換手段としてのバネ10で構成されている。そして、流入口11と、流出口12と、シーズヒータの電極端子13、14と、流路をシールするためのOリング15を備えている。また、図中16の矢印は水の流れを示す。
In FIG. 1, the heat exchanger includes a
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。 About the heat exchanger comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
まず、発熱体であるシーズヒータ7は、図2に示すように、酸化マグネシウム(図示せず)が封入された銅パイプ17の中に電熱線18がコイル状に配設されているものである。そして、その電熱線18と接続された電極端子13、14に電気を通電することで電熱線18が加熱され、酸化マグネシウムを介して銅パイプ17に熱が伝わることで、銅パイプ17の外周を流れる水が加熱されて温水となり、熱交換されるものである。
First, as shown in FIG. 2, the sheathed
この際、水は、図3に示すように、ケース9の中心から偏芯した側面位置に設けた流入口11から入水し、銅パイプ17の外周に流れ込み、さらに、銅パイプ17の外周に沿って螺旋状に配置したバネ10によって、銅パイプ17の外周を矢印16のように旋回して流れ、再びケース9の中心から偏芯した側面位置に設けた吐出口12より吐出されることになる。
At this time, as shown in FIG. 3, water enters the inlet 11 provided at the side surface position eccentric from the center of the
ここで、螺旋状に配置するバネ10は、見かけ上の流路断面積であるバネ10のピッチ間およびシーズヒータ7とケース9との間隙で構成される流路断面積が、ケース9と銅パイプ17の間に構成されたドーナツ状の流路の断面積より狭くなるような方向およびピッチで旋回させるようにした。この結果、バネ10に沿って螺旋状に流れる旋回流16の流速が、バネ10がない場合に比べて速くなる。例えば、シーズヒータ7の外径がφ6.5mm、ケース9の内径がφ9mm、バネ10のピッチが6mmの場合、バネ10がない場合の流路断面積が約30mm2であるのに対して、バネ10を用いた場合の見かけ上の流路断面積は約7.5mm2となるため、同じ流量を流した場合、流速を約4倍とすることができる。また、水の流れ16を旋回状にすることで、流路断面積を小さくしても比較的圧力損失が増えることがない。さらに、流入口11と流出口12をケース9の中心から偏芯した側面位置に設けることで、流路8内の水の流れ16をスムーズに旋回方向へ誘うことができるため、圧力損失を低減することができる。
Here, the
また、流体が流れる距離が長くなると、徐々に整流効果が働き、旋回力が弱まってシーズヒータ7に沿った流れとなる。その場合、流路断面積が広くなるため、流速が低下する。しかし、本発明では、バネ10により流出口12まで旋回流が持続する構成とすることで、速い流速を持続可能であるので、流路8内の銅パイプ17と流体である水の境界層の領域が全域に渡り非常に狭くなる。その様子を示す流速分布図を、図4と図5に模式的に示す。図4に示すように、流速が遅い場合、境界層19が広くなるが、流速が速く水の流れが乱流になると、図5に示す流速分布の境界層20のように狭くなるため、銅パイプ17の表面温度が過剰に上昇することがない。一般的に、スケール成分は温度が高いほど析出量が増えるため、本実施例のように流路8内を流れる水の流速を早め、銅パイプ17と水との境界層の領域を狭くすることで、銅パイプ17の表面温度の上昇を抑えることが可能となり、結果として銅パイプ17に付着するスケール量を減少することができる。なお、本実施例では、スケール量低減効果を高めるために、流向変換手段であるバネ10によって乱流となるまで流速を高める構成としたが、層流のままであっても、流向変換手段であるバネ10によって流速を早めることで、銅パイプ17と水の境界層の領域を狭くすることができるため、スケール低減効果を得ることができる。
Further, when the distance through which the fluid flows becomes long, the rectifying effect is gradually activated, and the turning force is weakened to flow along the sheathed
さらに、スケールが銅パイプ17に析出した場合でも、流路8内を流れる水の流速が速いため、析出したスケールを下流側に流す効果があるとともに、スケールが小さく砕かれて下流側に流れていくので、下流側で詰まることがない。そして、熱交換器内にスケールが付着しにくくなることによって、熱交換器としての寿命を延ばすことができる。また、螺旋状のスムーズな流れとすることで、速い流速でありながら、流路8の圧損を少なく実現できるとともに、銅パイプ17と水との境界層を狭くすることで熱交換効率を向上することができ、小型化を実現することができる。
Furthermore, even when the scale is deposited on the
このように、発熱体であるシーズヒータ7の外周に設けたケース9によって流路8を構成し、その流路8に流路変換手段としてのバネ10を備えた構成とすることにより、流路8内を流れる水の流速を速めることができ、銅パイプ17の表面に発生するスケールなどの付着物を剥離あるいは粉砕することができる。また、流速を早め、銅パイプ17と水との境界面が狭くなることで、小型で高効率を実現し、かつスケール付着を低減して長寿命とすることができる。また、流速を速くすることで、気泡の発生を低減し、スケールの発生を抑制すると共に、銅パイプ17表面の温度を低く抑えることができるので、沸騰音の発生を低減することができる。そして、発熱体であるシーズヒータ7の外周に流路8を設けることで熱絶縁が流路8によって行われるので、熱的な絶縁層を設ける必要がなく小型にすることができる。また、発熱部を流路8で囲うことで外部へ熱を逃がさない構成とすることができ、熱交換効率を高めることができる。
Thus, the
また、流向変換手段であるバネ10を、発熱体であるシーズヒータ7やケース9とは別部材を用いた構成にすることによって、バネ10は、シーズヒータ7あるいはケース9に完全固定せずに、バネ10の一部が摺動自由の状態で保持されることによって、流れから受ける流力とバネ力などによって振動するため、スケールを剥離する効果を得ることができる。
Further, the
さらに、水道水のスケール成分の少ない地域や、水道水圧の低い地域で使用する場合は、低圧損となるように、別部材のバネ10を取り外して、バネ10を圧力損失が小さくなるように形状を変更したり、取り付ける場所を流速の遅くなる場所に取り付けたりすることで、低圧損かつ流速を速めることでスケールの付着を防止することができる。また、異常時の交換も容易となるので、メンテナンス性を向上させることができる。
Furthermore, when using it in an area where the scale component of tap water is small or in an area where tap water pressure is low, the
また、バネ10は、発熱体であるシーズヒータ7との間に間隙を設けた構成とすることにより、バネ10はシーズヒータ7に直接接触しないので、熱がバネ10に伝熱されにくくなり、バネ10の熱損傷を防げ、長寿命とすることができる。さらに、熱がバネ10に伝熱されにくくなるので、樹脂などの耐熱性が弱い材質でも使用することができる。よって、バネ10は加工性のしやすい材料で製造することができ、軽量とすることができる。なお、バネ10は、全ての範囲においてシーズヒータ7との間に間隙を設ける必要はなく、例えば、バネ10とシーズヒータ7とが一部で接していても何ら問題はない。ただし、その場合は、バネ10を非金属とするか、シーズヒータ7のシースの材質と同じ金属とすることが、腐食を防ぐために望ましい。
In addition, since the
また、バネ10は、ケース9内壁との間に間隙を設けた構成とすることにより、バネ10を介してシーズヒータ7からの熱がケース9へ伝熱されにくくなるので、ケース9の熱損傷が発生しにくくなり、長寿命とすることができる。さらに、水は遠心力によって、ケース9内壁に沿って流れようとするため、剥離したスケールはケース9内壁に沿って流れ、バネ10に引っかかり再び銅パイプ17表面に堆積するのを防止でき、長寿命とすることができる。なお、バネ10は、全ての範囲においてケース9内壁との間に間隙を設ける必要はなく、例えば、バネ10とケース9内壁とが一部で接していても何ら問題はない。
Further, since the
さらに、バネ10は、シーズヒータ7およびケース9内壁の両方と間隙を有する構成とすることにより、組み立て性を向上させることができる。
Furthermore, the assembly of the
なお、シーズヒータ7のシースの材質を銅パイプで説明したが、SUSパイプなど他の金属パイプでも同様の効果がある。そして、流向変換手段はバネで説明したが、金属のバネやバネ性を持たない螺旋線や樹脂性の同等形状のものでも同様である。さらに、衛生洗浄装置に用いる場合は、流量が100から2000mL/分程度であるため、銅パイプ17は外径が、φ3から20mm程度で、螺旋のピッチは3から20mm程度がよい。ケース9の内径は、φ5から30mmの範囲で、流速を速めた構成とすることができる。また、流向変換手段にバネを用いる場合は、バネの線径が、0.1から3mm程度のものがよく加工性にも優れている。また、ピッチは一定で説明したが、部分的にピッチを狭くしたり広くしたり、徐々に変化させることでも可能である。
In addition, although the material of the sheath of the sheathed
また、本実施例では流向変換手段としてバネ10で説明したが、バネ以外の流れを変換させる翼のようなもので流速を高める構成としてもスケールの付着防止効果は得られる。
In the present embodiment, the
さらに、本実施例では、流速を高めることで、スケール付着量を低減させる構成としたが、流向変換手段により、流路内を流れる水の流れを乱すことで、水の流れを乱流化させる構成としても、銅パイプ17と水の境界層の領域を狭くすることができるため、スケール低減効果を得ることができる。
Further, in this embodiment, the scale adhesion amount is reduced by increasing the flow velocity. However, the flow of water is turbulent by disturbing the flow of water flowing in the flow path by the flow direction changing means. Even in the configuration, since the region of the boundary layer between the
(実施の形態2)
図6は本発明の第2の実施の形態の熱交換器の断面図である。第1の実施の形態に示した図1と異なる点は、ケース21の内壁に流路22を螺旋状に構成するための流向変換手段であるガイド23をケース21と一体になるように備えた点である。その他は図1に示した実施の形態1と同様であり、同一番号を伏して詳細な説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a sectional view of a heat exchanger according to the second embodiment of the present invention. The difference from FIG. 1 shown in the first embodiment is that a
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。 About the heat exchanger comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
ケース21の内壁にガイド23を備えた構成とすることにより、流路22を流れる水は、遠心力によりケース21の内壁に沿って流れるので、ケース22の内壁に備えられたガイド23により旋回力を効果的に保つことができる。また、流向変更手段をガイド23により実現したため、簡単な構成で流向を変換することができるため、省スペース化を図ることができる。さらに、ケース21とガイド23を一体に構成することにより、組み立て性が向上する。
By adopting a configuration in which the
このように、旋回力を効果的に保つことにより、流路22内を流れる水の流速を速めることができる。よって、実施の形態1と同様に、銅パイプ17と水との境界面が狭くなることで、小型で高効率を実現し、かつスケール付着を低減して長寿命とするなどの効果を得ることができる。
Thus, the flow velocity of the water flowing through the
また、ガイド23は、発熱体であるシーズヒータ7との間に間隙Haを設けた構成とすることにより、ガイド23はシーズヒータ7に直接接触しないので、熱がガイド23に伝熱されにくくなり、ガイド23の熱損傷を防げ、長寿命とすることができる。なお、ガイド23は、全ての範囲においてシーズヒータ7との間に間隙を設ける必要はなく、例えば、ガイド23とシーズヒータ7とが一部で接していても何ら問題はない。
In addition, since the
さらに、ガイド23は、ケース21と一体になっている例を示したが、ガイド23は、ケース21に接着されていたりしても何ら問題はない。
Furthermore, although the
なお、本実施例では流向変換手段としてガイド23で説明したが、ガイド以外の流れを変換させる翼のようなものでもスケールの付着防止効果は得られる。
In this embodiment, the
(実施の形態3)
図7は本発明の第3の実施の形態の熱交換器の断面図である。第1の実施の形態に示した図1と異なる点は、発熱体としてのシーズヒータ31の表面に流路32を螺旋状に構成するための流向変換手段としてのガイド33をシーズヒータ31と一体になるように備えた点である。その他は図1に示した実施の形態1と同様であり、同一番号を伏して詳細な説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a cross-sectional view of a heat exchanger according to the third embodiment of the present invention. The difference from FIG. 1 shown in the first embodiment is that a
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。 About the heat exchanger comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
発熱体としてのシーズヒータ31表面にガイド33を備えた構成とすることにより、シーズヒータ31の表面積が大きくなり放熱性が向上し、シーズヒータ31の表面温度上昇が抑えられ、シーズヒータ31表面に生成するスケールの付着を防止することができる。さらに、シーズヒータ31の表面積が大きくなるので、シーズヒータ31の表面のワット密度も低くなり、高効率を実現しかつ長寿命とすることができる。また、流向変更手段をガイド33により実現したため、簡単な構成で流向を変換することができるため、省スペース化を図ることができる。さらに、シーズヒータ31とガイド33を一体に構成することにより、組み立て性が向上する。なお、ガイド33は、シーズヒータ31に接着されていたり、ロウ付けされていたりしても同様の効果が得られる。
By providing the
また、ケース9内壁との間に間隙Hbを設けた構成とすることにより、ガイド33を介してシーズヒータ31からの熱がケース9へ伝熱されにくくなるので、ケースの熱損傷が発生しにくくなり、長寿命とすることができる。さらに、螺旋状に流れる水は遠心力によって、ケース9内壁に沿って流れようとするため、剥離したスケールはケース9内壁に沿って流れ、ガイド33に引っかかり再びシーズヒータ31表面に堆積するのを防止でき、長寿命とすることができる。
In addition, since the gap Hb is provided between the inner wall of the
なお、本実施例では流向変換手段としてガイド23で説明したが、ガイド以外の流れを変換させる翼のようなものでもスケールの付着防止効果は得られる。
In this embodiment, the
(実施の形態4)
図8は本発明の第4の実施の形態の熱交換器の断面図である。第1の実施の形態に示した図1と異なる点は、流向変更手段としてのバネ41を下流側の一部に設けたこと、および、バネ41が下方に落ちないように支持するバネ支持台42を設けた点である。その他は図1に示した実施の形態1と同様であり、同一番号を伏して詳細な説明を省略する。
(Embodiment 4)
FIG. 8 is a cross-sectional view of a heat exchanger according to the fourth embodiment of the present invention. The difference from FIG. 1 shown in the first embodiment is that a spring 41 as a flow direction changing means is provided in a part on the downstream side, and a spring support base that supports the spring 41 so as not to fall downward. 42 is provided. Others are the same as those of the first embodiment shown in FIG. 1, and the detailed description is omitted with the same numbers hidden.
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。 About the heat exchanger comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
図3に示すように流入口11は、ケース9の側面から偏芯した方向に取り付けられている。よって、図6に示すように入水した水は、バネがなくても、ケース9と銅パイプ17で構成された円筒状の流路43に沿って旋回しながら流れ、その状態を持続することになる。しかし、流入口11と吐出口12の中間地点付近になると、旋回の勢いが衰えてくる。そのまま円筒状の流路が継続すると旋回成分はなくなり、軸方向の流れになる。軸方向の流れとなると、流路断面積が広くなり、流速が低下することによって、銅パイプ17と水との境界層が広くなってしまうため、シーズヒータ7の表面温度が上昇し、スケール付着量が増大してしまう。そこで、この旋回が衰え始める付近、すなわち流速が遅くなる部分である中央部より下流の領域に、流向変換手段であるバネ41を設置しておくことで、旋回流路44を構成し旋回する流れに戻すことができる。その結果、流速が速くなり、スケール付着量を低減することができる。
As shown in FIG. 3, the inflow port 11 is attached in a direction eccentric from the side surface of the
また、上流側においては、下流側に比べて、バネ41がないために、流路断面積が広くなっているため、流速が遅い状態になる。しかし、下流側にはバネが入っているので、見かけ上の流路断面積が狭く、上流側に比べ流速が速くなる。このように、下流側において上流側より流速を速くすることで、スケールの付着を防止することができる。特に、水が熱交換されることによって下流側ほど水の温度が高く、かつ水と共に銅パイプの表面温度も高温になるので、スケールの発生も多くなる。しかし、下流側に流向変換手段であるバネ41を配置することで、スケールの付着を防止することができる。 Further, on the upstream side, compared with the downstream side, since the spring 41 is not provided, the flow passage cross-sectional area is widened, so that the flow velocity is slow. However, since a spring is contained in the downstream side, the apparent flow path cross-sectional area is narrow, and the flow velocity is faster than that on the upstream side. In this way, the scale can be prevented from adhering to the downstream side by making the flow velocity faster than the upstream side. In particular, since the temperature of the water is higher on the downstream side due to the heat exchange of the water, and the surface temperature of the copper pipe becomes higher together with the water, the generation of scale increases. However, the scale 41 can be prevented from being attached by disposing the spring 41 as the flow direction changing means on the downstream side.
そして、流路全体の半分の領域のみにバネ41を配置しているので、全域にバネを配置するよりも圧力損失を少なくすることができる。 And since the spring 41 is arrange | positioned only to the half area | region of the whole flow path, pressure loss can be decreased rather than arrange | positioning a spring in the whole region.
なお、流向変換手段であるバネ41を中央から下流側の部分に設けることで説明したが、中央より上流から始めても良く、スケールの付着状況に応じて移動させる構成としておけば対応することができる。この際、バネ支持台42を複数設けるあるいは摺動自在とすることにより、バネ41の移動に対応が可能となる。また、バネ41は流路全域に入っていないのでバネ41のピッチを自在に変更することもでき、スケール成分の少ない水道水の場合は、低圧損とするためにピッチを広げて使用することもできる。例えば、シーズヒータ7はOリング15で挟みつけているだけなので、取り外しが容易であり、バネ41を取り外してピッチを変更することも容易に行える。
In addition, although it demonstrated by providing the spring 41 which is a flow direction conversion means in the downstream part from the center, you may start from the upstream from the center, and if it is set as the structure moved according to the adhesion state of a scale, it can respond. . At this time, it is possible to cope with the movement of the spring 41 by providing a plurality of spring support bases 42 or making them slidable. In addition, since the spring 41 is not in the entire flow path, the pitch of the spring 41 can be freely changed. In the case of tap water with a small scale component, the pitch can be widened to obtain a low pressure loss. it can. For example, since the sheathed
さらに、図9のように、断続的に流向変換手段であるバネ45、46、47を配置することで、旋回力を再付与することができ、流速を速くすることができる。長いパイプを用いたシーズヒータでは、全域にバネを配置させると圧力損失が大きくなるので、図9のように断続的にバネを配置することで低圧損とすることができ、かつ流速を速めることでスケールの付着を防止することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 9, by disposing the
断続的に配置したバネ流路48、49の後流50、51でも、旋回流がしばらく持続するので、バネのない流路域があっても旋回流とすることができる。そして、旋回が弱まったところでバネを配置して再び旋回成分を発生させることで、流速を速めるのである。
Even in the
このように断続的に流向変換手段を配置することで、長い熱交換器にも適用でき、低圧損でスケール付着の少ない長寿命の熱交換器を実現することができる。特に、U字のような曲がりがある場合は、U字部分をバネのない流路とし、直線部分にバネを配置することで構成することができ、コンパクトな熱交換器とすることができる。 By disposing the flow direction changing means intermittently in this way, it can be applied to a long heat exchanger, and a long-life heat exchanger with low pressure loss and little scale adhesion can be realized. In particular, when there is a bend like a U-shape, the U-shaped portion can be configured as a flow path without a spring, and a spring can be arranged in a straight portion, and a compact heat exchanger can be obtained.
なお、本実施例では、流向変更手段としてバネ41、45、46、47を用いているが、ケース9やシーズヒータ7と一体とする構成としても良い。
In this embodiment, the
(実施の形態5)
図10は本発明の第5の実施の形態の熱交換器の断面図である。第1の実施の形態に示した図1と異なる点は、流向変更手段としてのバネ61を銅パイプ17の表面温度が所定温度以上になる領域に設けたこと、および、バネ61が下方に落ちないように支持するバネ支持台42を設けた点である。その他は図1に示した実施の形態1と同様であり、同一番号を伏して詳細な説明を省略する。
(Embodiment 5)
FIG. 10 is a cross-sectional view of a heat exchanger according to a fifth embodiment of the present invention. The difference from FIG. 1 shown in the first embodiment is that a
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作、作用を説明する。 About the heat exchanger comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
シーズヒータ7は、図2に示すようにコイル状の電熱線18が加熱されることで水を加熱しているが、電熱線18同士での熱干渉などによって中央部が最も温度が上昇する性質を持っている。また、水が熱交換されることによって下流側ほど水の温度が高く、かつ水と共に銅パイプ17の表面温度も上昇していく。これらのことから、図10に示す領域Aの部分、すなわち、シーズヒータ7の中央よりやや下流側を中心とする領域で銅パイプ17の表面温度が他の部分よりも上昇し、その結果領域Aでのスケール付着量が増加することになる。
As shown in FIG. 2, the sheathed
そこで、本実施例では、銅パイプ17の表面温度が所定温度以上となる領域Aに流向変換手段であるバネ61を設ける構成とした。このことにより、領域Aでの水の流速を速めることができるので、銅パイプ17の表面温度の上昇を防ぎ、スケール付着量を低減させることができる。なお、所定温度は60℃、より好ましくは45℃とすることが望ましい。これは、スケールを含んだ水の温度が約60℃を超えるとスケール付着量が急激に増加していく傾向があるためである。
Therefore, in this embodiment, the
また、流路の一部の領域のみにバネ61を配置しているので、全域にバネを配置するよりも圧力損失を少なくすることができる。
Moreover, since the
さらに、図11のように銅パイプ17の表面温度が所定温度以上となる領域Aの近傍かつ上流に流向変換手段であるバネ62を設ける構成とすることにより、バネ62が熱に弱い材料であっても、銅パイプ17の表面温度が低い位置に設けてあるため、熱による障害が生じない。また、バネ62により付与された旋回流はしばらく持続するので、バネ62のない領域Aも旋回流とすることができる。この場合でも、流路の一部の領域のみにバネ62を配置しているので、全域にバネを配置するよりも圧力損失を少なくすることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 11, by providing a
なお、本実施例では、流向変更手段としてバネ61、62を用いているが、ケース9やシーズヒータ7と一体とする構成としても良い。
In the present embodiment, the
(実施の形態6)
図12は本発明の第6実施の形態の衛生洗浄装置を示す断面図である。そして、実施の形態1から5のいずれかの熱交換器を用いた衛生洗浄装置の構成であり、便器71の上に暖房便座72と衛生洗浄装置本体73を設置している。そして、衛生洗浄装置本体73の中に、熱交換器74を備え、熱交換された温水が洗浄ノズル75から噴出して人体76の局部を洗浄するものである。そして、衛生洗浄装置本体の中には主用部品として遮断弁77と流量制御装置78を備えている。その他、制御基板などの部品は、省略する。
(Embodiment 6)
FIG. 12 is a sectional view showing a sanitary washing device according to a sixth embodiment of the present invention. And it is the structure of the sanitary washing apparatus using the heat exchanger in any one of Embodiment 1-5, and the heating toilet seat 72 and the sanitary washing apparatus
このような衛生洗浄装置において、小型でスケールの付着の少ない熱交換器74を衛生洗浄装置本体73に内蔵することで、本体の小型化を実現すると共に、熱交換器の長寿命化とともに衛生洗浄装置としての寿命も伸ばすことができ、熱交換器74はもとより洗浄ノズル75などが詰まることがなく動作の安定した衛生洗浄装置とすることができる。
In such a sanitary washing device, the
特に、円筒状の小型熱交換器とすることで、伸縮する洗浄ノズル75の設置によって死空間となっていた洗浄ノズル75の下部に、熱交換器74を設置することができ、本体全体の小型化に貢献できる。
In particular, by using a cylindrical small heat exchanger, the
また、スケールが付着しにくい熱交換器ということで、スケールの流出も抑制されているので、洗浄ノズル75や流量制御装置78などでスケールが詰まることなく、安定した動作で長期間使用できる効果がある。
In addition, since the scale is difficult to adhere to the heat exchanger, the outflow of the scale is also suppressed, so that the scale is not clogged with the cleaning
以上のように、本発明にかかる熱交換器とそれを用いた衛生洗浄装置は、発熱体の外周に設けた流路に流向を変換する流向変換手段を備えることで、流路を流れる水の流速を速めることで、発熱体と水との境界層を狭くし、発熱体の表面温度を下げることができるため、スケールなどの付着量を低減することができる。これによって、小型で高効率を実現しかつ長寿命な熱交換器を得ることができる。そして、それを用いた衛生洗浄装置は、熱交換器を小型化することで衛生洗浄装置本体の小型化が実現でき、狭いトイレ空間にも容易に設置することができるとともに、長寿命で、かつ動作不良の発生しにくい装置とすることができる。 As described above, the heat exchanger according to the present invention and the sanitary washing device using the heat exchanger include flow direction conversion means for converting the flow direction in the flow path provided on the outer periphery of the heating element, so that the water flowing through the flow path is provided. By increasing the flow velocity, the boundary layer between the heating element and water can be narrowed and the surface temperature of the heating element can be lowered, so that the amount of adhesion of scales and the like can be reduced. As a result, it is possible to obtain a heat exchanger that is small, has high efficiency, and has a long life. And the sanitary washing device using it can realize downsizing of the sanitary washing device body by downsizing the heat exchanger, can be easily installed in a narrow toilet space, has a long life, and It can be set as the apparatus which a malfunction does not generate | occur | produce easily.
7 シーズヒータ(発熱体)
8 流路
9 ケース
10 バネ(流向変換手段)
23 ガイド(流向変換手段)
73 衛生洗浄装置
74 熱交換器
7 Sheathed heater (heating element)
8 Flow
23 Guide (flow direction changing means)
73
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